基于小电流下现场计量测试仪的研究应用
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完成单位:内蒙古电力(集团)有限责任公司乌兰察布电业局
登记编号:ZSCX-DL2019-J-2-99
登记年份:2019
发布时间:2019-11-18
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由于用户工程存在施工队伍水平不高,施工人员技能专业水平不高等原因,有些工程计量没有按电能计量装置技术管理规程要求接线,致使这些用户接入变电站后,导致电度表丢失电量,漏计量,影响准确计量。
在设备带电后,计量表计的电压量值随时可以满足,但电流则有实际负荷时才显示。变电站、进出线间隔或设备更新改造、新装用户,变压器及电力线路投运,从设备受电到带负荷运行需要一段过程,少则几天,多则数月,送电当时是基本上不能完成带电情况下接线检查,所以内蒙古电力(集团)有限责任公司电能计量工作管理标准将接线检查时限规定“在一个月内”进行。而在一个月内有实际负荷时再作接线检查和判断,发现了问题再作改正,会延误故障和缺陷的排除,也容易出现意想不到的问题。
如果能在小电流下进行接线检查,对高压供电、高压计量的二次回路的检查做到当时送电,即时检查,就可以杜绝错误接线、错误计量的发生,保证设备的安全和经济运行。
表1 四子王白音乌拉110kV变电站数据分析
从表中可以看出,在小电流下我们无法判断极性的正确与否。目前市场上的校验仪是无法在小电流下判断极性,我们现场计量人员经常无功而返,只能等有负荷的时候进行校验,使计量中心外勤班的工作量增加了很多。
在巡检电能计量装置过程中,经常会遇到回路空载运行,即电能表的空载电流很小,通常电流0.05A以下现有电能表现场测试仪器均无法判断互感器和电能表的极性和相位是否正确。因此我们提出开发一种仪器方案可以在小电流下现场实时判断互感器和电能表的极性和相位是否正确。针对在0.05A以下无法正确判断极性的情况,设计一种在0.05A以下判断极性正确性的测试仪。极性判断原理是电流回路的电压信号与电压回路的电压信号的相位相比较,180度是极性正确,反之极性不正确。具体的方案是,使用的MCU微处理器是单片机芯片,以及高精度放大器,在小电流下,供电线路没有负荷或者负荷很小,流入电能表的电流很小(毫安级)或近似于零,安规要求在线是不能打开二次回路,就需要并接取样二次电压信号。
采用的技术方案为:第一采样电压互感器VT1的二次侧非极性端和第二采样电压互感器VT2二次侧非极性端均与内部等电位相连,作用是采集电能计量回路中三相三线电压互感器VT的信号;第一滤波器LBI和第二滤波器LB2分别通过第一过零检测电路GL1和第二过程检测电路GL2与MCU微处理器的输入端相连,过零检测电路的作用是把正弦波变为TTL电平的方波给MCU微处理器,用来同步测量计算三相三线电压互感器VT的相位;AD模数转换器与MCU微处理器通过总线连接实现数据传输和控制,第一放大器FD1的输入端和第二放大器FD2的输入端分别分别与A相电流互感器A-CT和C相电流互感器C-CT的二次极性端S1连接,第一放大器FD1的输出端和第二放大器FD2的输出端分别通过第三滤波器LB3和第四滤波器LB4与AD模数转换器的输入端相连,第一放大器FD1的放大控制端和第二放大器FD2的放大控制端分别与MCU微处理器的输入输出控制端连接,实现电流信号放大倍数可以同步调节。
在小电流情况下(大概0.05A)测量电压电流相位关系的测量仪器,就所设计制作的仪器来说,可以在最小0.002A电流值的情况下测出电压与电流的相位关系,与国内同来设备相比技术指标上了一个台阶。在0.05A以下可以实时测得二次回路极性正确与否,以电压信号为基准采集微小电流放大并取其相位比较是现有电测仪器方法均不能实现的路径。该测试仪突出简单实用直接,不再让测试人员无功而返。目前市场上的检验仪在无负荷或者小电流下无法判断其极性,该测试仪研制的成功对变电站、进出线间隔或设备更新改造以及新装用户有了重要的意义。该仪器的具体操作简单,应用范围广的特点,特别适合用户以及供电局的生产人员,解决了实际工作中的技术难题。
目前国内外相关媒介没有在小电流下判断极性正确的检验仪,我们从根本上解决了在小电流下判断极性正确与否的问题。2017年11月份取得了专利证书。同时在《内蒙古电力技术》期刊上发表一篇论文。2018年在全区电力行业协会QC成果发布会,获得一等奖,首届中国电力专利成果二等奖和中国电力知识产权管理创新成果奖。